Question

10．如图1所示，水平地面上有一块密度0.5×10³kg/m³、高1.2m的长方体木块．小林用水平推力F把木块向前推动，此过程中，推力F和木块前进的速度v的大小随时间t的变化情况分别如图2甲、乙所示．求：

（1）物体在5-6s内，物体处于减速（填“加速”、“减速”或“静止”）状态，此时摩擦力等于200N．
（2）请在图2丙中，画出0-6s内木块所受的摩擦力f随时间t变化的图线．
（3）木块静止时对地面的压强（g取10N/kg）．

Answer 1

分析 （1）根据图甲和图乙分析物体的运动状态，根据二力平衡条件和影响摩擦力大小的因素进行分析；
（2）物体处于平衡状态时受到的力就是平衡力，根据平衡力的大小相等判断出摩擦力的大小；
（3）木块放在水平地面时的压力和自身的重力相等，已知木块是长方体；则可以利用p=ρgh求对水平地面的压强．

解答 解：
（1）由图甲可知，在5～6S内，木块不再受到力的作用，由图乙可知，物体在5-6s内，物体处于减速状态；由图象可知在3～5s内，物体做匀速直线运动，处于平衡状态，摩擦力与推力相平衡推力f=F=200N，滑动摩擦力与推力大小无关，物体间接触面与物体间压力不变，物体受到的滑动摩擦力不变，则5s～6s物体受到的摩擦力大小为200N．
（3）由图丙可知，用200N的水平推力能使木箱匀速前进说明此时木箱所受的摩擦力和推力是水平方向上的一对平衡力，摩擦力等于推力等于200N．
木箱在1～3s内做加速运动，受到的摩擦力为滑动摩擦力，滑动摩擦力与推力大小无关，物体间接触面与物体间压力不变，物体受到的滑动摩擦力不变，则1s～3s木箱受到的摩擦力大小为200N．
在0～1s内物体没有移动，处于静止状态，摩擦力与推力相平衡，即此时摩擦力为100N，图象如下图：

（3）由于木块是长方体，放在水平地面时，
由p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{mg}{S}$=$\frac{ρShg}{S}$=ρgh可知：
对水平地面的压强p=ρgh=0.5×10³kg/m³×1.2m×10N/kg=6000Pa；
故答案为：（1）减速；200；（2）如上图；（3）木块静止时对地面的压强为6000Pa．

点评 本题考查了学生对力学图象的分析能力，能从图象上得到有用的物理信息是解题的关键，是一道锻炼学生分析思考能力的好题．